• El investigador predoctoral Carlos Aguilar de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha sido reconocido con una prestigiosa beca Fulbright para terminar su doctorado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
• En el MIT, Aguilar desempeñará un proyecto para predecir las propiedades mecánicas de los metamateriales textiles desarrollados en el proyecto iMPLANTS-CM.

A lo largo de las últimas décadas, el ámbito médico ha mostrado una clara orientación hacia cirugías menos invasivas.

Las ventajas de esta tendencia son múltiples: una recuperación más rápida, menos dolor postoperatorio y menores riesgos de complicaciones, solo por mencionar algunas, lo que ha impulsado su creciente adopción.

Es una inclinación que también es muy evidente en cuanto a los implantes, donde cada año se está viendo una tendencia hacia soluciones más personalizadas, reduciendo la invasividad de las intervenciones quirúrgicas y mejorando su integración en el cuerpo humano.

Sin embargo, para seguir mejorando la atención al paciente que los cirujanos pueden ofrecer, cada vez más hacen falta nuevos materiales que sean biocompatibles, funcionales y capaces de adaptarse a las necesidades específicas de cada paciente.

Ahí entra el investigador predoctoral de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Carlos Aguilar. Durante los últimos 3 años, Aguilar, junto con otros investigadores del Instituto IMDEA Materiales y de la UPM, ha estado trabajando en el desarrollo de metamateriales textiles capaces de sufrir grandes deformaciones.

Estas investigaciones, llevadas a cabo en el proyecto i-MPLANTS-CM, liderado por el Prof. Jon Molina en IMDEA Materiales y el Prof. Andrés Díaz Lantada en la UPM, han resultado en materiales prometedores que puedan ser implantados mediante cirugía mínima invasiva.

“En i-MPLANTS-CM, y durante los tres años de trabajo, nos hemos centrado en el uso de materiales súper elásticos basados en aleaciones de Nitinol e impresos a través de la fabricación aditiva, orientados a implantes cardiovasculares,” explicó Aguilar.

“Lo que hemos logrado es optimizar este proceso, permitiéndonos crear estructuras muy complejas y explorar diversas estrategias de diseño”.

“Durante mi tesis doctoral, hemos desarrollado una metodología de diseño basada en algoritmos y diseño computacional, que me permite adaptar estructuras textiles a geometrías muy complejas, principalmente tubulares, sin necesidad de que sean secciones cilíndricas”.

“Todas las fibras están entrelazadas entre sí, siendo posible tunear el grosor y la distancia entre fibras y modificar áreas específicas, como añadir agujeros o cortar zonas, y las fibras se cosen solas,” añadió.

El nitinol es una aleación de níquel (Ni) y titanio (Ti) capaz de cambiar de forma en respuesta a cambios de temperatura, lo que la hace relevante para aplicaciones como implantes médicos y dispositivos adaptativos.

Ahora, Aguilar tendrá una oportunidad para llevar su investigación más allá de lo que ha podido hasta ahora, gracias a ser elegido como un Fulbright Scholar para el año 2024/2025.

La beca Fulbright, promovida por el Departamento de Estado de los Estados Unidos es una de las becas más prestigiosas y reconocidas a nivel internacional para estudiantes universitarios. Tiene como objetivo promover el intercambio académico y cultural entre EE. UU y otros países.

Según el Prof. Díaz Lantada, director de tesis del joven investigador, “lo mejor del proyecto i-MPLANTS-CM ha sido el gran equipo de trabajo y la sinergia entre IMDEA Materiales y la UPM”.

“En especial, haber contado con investigadores jóvenes como Carlos, cuyo talento y capacidad de trabajo le han llevado a una de las mejores universidades del mundo. Estoy seguro de que continuara realizando investigaciones impresionantes,” añadió. Gracias a la beca, Aguilar llevará a cabo una estancia de 6 meses en el MIT, reconocido por el Times Higher Education ranking como la tercera mejor universidad del mundo en 2024.

“En i-MPLANTS-CM, nuestro enfoque principal fue desarrollar un algoritmo que permita crear implantes cardiovasculares personalizados, capaces de adaptarse a las características del paciente,” explicó Aguilar.

“Ahora, el objetivo es ver si, además de adaptarse a la geometría del paciente, también podemos modificar sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, si un vaso sanguíneo tiene ciertas características, buscamos que el implante pueda adaptarse para tener esas mismas propiedades”.

En concreto, el proyecto que llevará a cabo Aguilar en el MIT se centrará en la aplicación de algoritmos de diseño inverso basados en inteligencia artificial (IA).

“Vamos a intentar desarrollar algoritmos para predecir como tiene que ser el implante para tener unas propiedades mecánicas específicas para implantes personalizados,” dijo Aguilar. “Para eso, podemos combinar los datos obtenidos de ensayos mecánicos que hemos recopilado durante el proyecto i-MPLANTS-CM con herramientas avanzadas de IA”.  

Estos implantes tienen el potencial de avanzar el tratamiento cardiovascular al adaptarse tanto geométricamente como mecánicamente a las necesidades de cada paciente.

El impacto de esta investigación podría ser significativo. Aguilar detalló que uno de los problemas más críticos en cirugías cardiovasculares actuales es la necesidad de reimplantar válvulas estandarizadas que, con el tiempo, pierden rendimiento.

“Durante nuestro trabajo en iMPLANTS-CM, asistimos a una operación y lo que hacían era reimplantar una válvula sobre una válvula más antigua ya implantada en un niño,” dijo el investigador.

“En muchos casos, es como una muñeca rusa, poniendo una sobre otra. Al final, al ser estandarizados, el rendimiento de los implantes no es lo suficientemente bueno, y tienen que volver a reimplantar otro, y hacer una segunda, o una tercera cirugía”.

 “Entonces, haciendo implantes donde tienes más control sobre sus propiedades, a lo mejor se puede hacer que evolucionen con en el tiempo, implantes que crezcan o que se ajustan a las necesidades del paciente, así podemos hacer que esos implantes duren más y haya menos intervenciones”.